Transistor _ Transistor Logik Dasar (Laporan Praktikum)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Logika transistor–transistor logik (TTL) adalah salah satu jenis sirkuit digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) dan resistor. Ini disebut logika transistor-transistor karena baik fungsi penggerbangan logika maupun fungsi penguatan dilakukan oleh transistor.

Transistor- transistor logic TTL menjadi IC yang banyak digunakan dalam berbagai penggunaan, seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes, dan lain-lain. Transistor yang digunakan oleh IC logika adalah jenis bipolar.

Sebutan TTL kadang-kadang digunakan untuk menyebut taraf logika yang mirip dengan TTL, bahkan yang tidak berhubungan dengan TTL, sebagai contohnya adalah sebagai etiket pada masukan dan keluaran peranti elektronik.

Pada IC jenis 7447 dapat dibuat dekoder BCD ke 7 Segmen yang dapat digunakan untuk mengubah masukan yang berupa sandi Binary Coded Decimal (BCD) menjadi sandi yang sesuai dengan format 7 segmen.

B. Ruang Lingkup Percobaan

Ruang lingkup dalam percobaan ini meliputi pembuatan rangkaian dan pengamatan terhadap kurva transfer yang terbentuk pada NAND 7400, Schmitt inverter 7414 dan 7447 BCD sebagai dekoder segmen digital.

C. Tujuan Percobaan

1. Mengamati kurva transfer pada NAND 7400.

2. Mengamati kurva transfer pada Schmitt inverter 7414.

3. Mengamati kurva transfer pada 7447 BCD sebagai dekoder segmen digital.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Transistor – Transistor Logik

Transistor- transistor merupakan salah satu logika dasar yang banyak digunakan dalam IC logika. Transistor yang digunakan oleh IC logika TTL adalah jenis bipolar.

Transistor-transistor Logic (TTL) merupakan kelas digital sirkuit dibangun dari Transistor, dan resistor. Disebut transistor-transistor logika karena fungsi logika (misalnya, AND, NAND,NOR) dilakukan oleh transistor. Ada banyak sirkuit terpadu dengan teknologi TTL yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes, synthesizers dan lain- lain.

TTL ditemukan oleh James L. Buie dari TRW, "particularly suited to the newly developing integrated circuit design technology." IC TTL komersial pertama dibuat oleh Sylvania pada 1963, dinamai Sylvania Universal High-Level Logic family (SUHL). Peranti dari Sylvania ini digunakan dalam misil Phoenix. TTL menjadi terkenal pada pendesain sistem elektronik setelah Texas Instruments memperkenalkan seri 5400, dengan daerah suhu untuk militer, pada tahun 1964 dan pada akhirnya seri 7400 pada tahun 1966 dengan daerah suhu yang lebih rendah. Jenis 7400 dari Texas Instrument menjadi standar industri.

Peranti yang cocok dibuat oleh Motorola, AMD, Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson/ST microelectronic dan National Semiconductor, dan banyak perusahaan lainnya, bahkan di bekas Uni Soviet. Tidak hanya membuat peranti TTL yang kompatibel, tetapi peranti kompatibel juga dibuat dengan menggunakan teknologi sirkuit lainnya.

Istilah TTL digunakan pada banyak logika penyempurnaan yang menggunakan transistor dwikutub, dengan beberapa penyempurnaan di kecepatan dan kebutuhan daya selama lebih dari dua dekade.

Gambar 2.1 Gerbang Logika NAND IC 7400

TTL lebih sesuai dibuat sebagai sirkuit terpadu karena masukan sebuah gerbang dapat disatukan kedalam sebuah daerah dasar untuk membentuk transistor multi emitor. Karena peranti yang rumit mungkin menambah biaya sirkuit jika dibuat dari transistor terpisah, tetapi dengan mengkombinasikan beberapa sirkuit kecil menjadi peranti yang lebih rumit, sebaliknya ini mengurangi biaya implementasi pada IC. Seperti logika yang menggunakan transistor dwikutub lainnya, arus kecil harus diambil dari masukan untuk memastikan taraf logika yang benar.

TTL dasar biasanya mempunyai tundaan penyebaran 10ns dan borosan daya 10mW pada setiap gerbang. Peranti TTL mengkonsumsi lebih banyak daya daripada peranti CMOS yang ekivalen saat siaga, tetapi konsumsi daya tidak meningkat bersamaan dengan peningkatan kecepatan clock secepat peranti CMOS. Dibandingkan dengan sirkuit ECL, TTL menggunakan lebih sedikit daya dan mempunyai aturan desain yang lebih sederhana, tetapi juga lebih lambat.

Pendesain dapat mengkombinasikan ECL dan TTL dalam sistem yang sama untuk mendapatkan performansi dan penghematan yang lebih baik, tetapi peranti penggeser-taraf dibutuhkan di antara dua keluarga logika. TTL kurang sensitif terhadap kerusakan karena pembuangan elektrostatik daripada peranti CMOS awal. Karena struktur keluaran dari peranti TTL yang taksimetrik, impedansi keluaran antara keadaan tinggi dan rendah tidak simetris, membuatnya tidak cocok untuk menggerakan kawat transmisi. Kekurangan ini biasanya dapat diatasi dengan menyangga keluaran dengan peranti penggerak-saluran khusus untuk isyarat yang harus dikirim melalui kabel panjang. ECL, karena struktur keluarannya simetris pada impedansi rendah, ECL tidak mengalami kekurangan ini.

Keluaran struktur tiang totem TTL memiliki waktu tumpang tindih sesaat semua transistor menghantar, menghasilkan pulsa arus yang besar diambil dari catu. Pulsa tersebut dapat digandengkan dengan cara yang tidak diinginkan pada sepanjang kemasan multi sirkuit terpadu, menghasilan batas desah yang dikurangi dan performa yang lebih lambat.

Sistem TTL biasanya memiliki kondensator untuk setiap satu atau dua kemasan, jadi pulsa arus yang disebabkan oleh dalah satu tidak mengakibatkan perubahan tegangan catu.

B. Seri Transistor-Transistor Logik

Setelah seri TTL standar dikenalkan pertama kali, beberapa seri yang lain mulai dikembangkan. Hal yang menjadi pertimbangan perkembangan seri yang lain adalah pada pemilihan kecepatan dan karakteristik daya. Seri-seri tersebut antara lain:

1. TTL Daya Rendah, Seri 74L

Rangkaian TTL daya-rendah yang didesain dalam seri 74L secara garis besar adalah sama dengan rangkaian dasar TTL seri standar kecuali pada semua nilai hambatan yang digunakan. Nilai hambatan yang besar dapat mengurangi kebutuhan daya tetapi berakibat juga pada kenaikan waktu perambatan. Gerbang TTL seri ini mempunyai disipasi daya rata-rata 1 mW dan waktu tunda perambatan sekitar 33 ns.

Seri 74L ini sesuai untuk perlatan yang membutuhkan disipasi daya yang rendah dan tidak begitu mementingkan kecepatan. Kalculator adalah salah satu contoh peralatan yang memungkinkan penggunaan seri 74L karena membutuhkan frekuensi yang rendah dan merupakan rangkaian yang beroperasi dengan baterai.

2. TTL Kecepatan Tinggi, Seri 74H

Rangkaian dasar TTL ini sama dengan rangkaian TTL standar tetapi dengan menggunakan nilai hambatan yang lebih kecil dan transistor Q₃ menggunakan pasangan Darlington. Perbedaan ini menghasilkan kecepatan pensaklaran (switching) yang begitu tinggi dengan rata-rata nilai waktu tunda perambatan 6 ns. Tetapi dengan penambahan kecepatan ini berarti pula meningkatkan disipasi daya yaitu sekitar 23 mW.

3. TTL Schottky, Seri 74S

Pada TTL standar, TTL daya-rendah, dan TTL kecepatan-tinggi, transistor-transistor yang memasuki daerah jenuh akan mengisi basis dengan pembawa-pembawa muatan ekstra. Jika akan mengalihkan transistor ini dari keadaan jenuh ke keadaan pancung (cut-off), diperlukan waktu untuk menunggu sampai pembawa muatan ekstra tersebut meninggalkan basis. Satu cara untuk mengurangi waktu tersebut adalah dengan menggunakan TTL schottky.

Realisasinya dengan pemasangan diode schottky pada setiap transistor bipolar dalam rangkaian TTL. Tegangan maju diode schottky adalah 0,4 V, karena itu akan mencegah transistor dari keadaan jenuh sepenuhnya. Cara ini hampir menghapus seluruh waktu tunda saturasi, yang berarti kecepatan pensaklaran transistor menjadi lebih tinggi. Waktu tunda perambatan seri ini adalah 3ns dan mempunyai disipasi daya senilai 20 mW.

4. TTL Schottky Daya Rendah, Seri 74LS

Dengan peningkatan nilai hambatan internal dan penggunaan diode schottky pada rangkaian TTL, didapatkan hasil terbaik yaitu berdaya-rendah dan berkecepatan-tinggi. Disipasi daya TTL seri ini berkisar antara 2 mW dan waktu tunda prambatan 9,5 ns.

5. TTL Advanced Schottky, Seri 74AS

Seri 74AS ini memberikan pertimbangan kemajuan dalam kecepatan dibandingkan dengan seri 74S dengan kebutuhan daya yang lebih kecil.

C. Dekoder BCD 7-Segmen

Dekoder BCD ke 7-Segmen digunakan untuk mengubah masukan yang berupa sandi Binary Coded Decimal (BCD) menjadi sandi yang sesuai dengan format 7-Segmen. Dekoder BCD ke 7-Segmen ini digunakan untuk mengubah data dari mikrokontroler menjadi sinyal atau logika yang bisa digunakan untuk menyalakan penampil 7 segmen sesuai nilai dari data BCD inputnya.

Gambar 2.2 Dekoder BCD 7- Segmen

Gambar 2.3 Common Anode

Agar dapat memahami dekoder BCD 7- Segmen, kode biner ini diubah untuk men-drive LED 7 segment dengan menggunakan komponen IC 74LS47. Dengan demikian, rangkaian ini dapat menampilkan angka desimal yang sesuai. Pada rangkaian ini dipakai LED 7 segment Common Anoda, dimana semua anoda dari masing-masing LED segment-nya terhubung menjadi satu dan mendapat suplai Vcc. Untuk menyalakan satu segmentnya, pin LED 7 segment yang bersangkutan harus di-sink (short) ke ground melalui sebuah resistor.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1. Multimeter Digital

Multimeter digital berfungsi sebagai alat untuk mengukur arus, hambatan dan tegangan.

2. Catu daya

Catu daya berfungsi sebagai sumber tegangan listrik.

3. IC 7417 inverter Schmitt, 7400 NAND dan 7447 BCD

IC 7417 inverter Schmitt, 7400 NAND dan 7447 BCD berfungsi sebagai bahan percobaan utama untuk menyusun rangkaian.

4. Potensiometer

Potensiometer berfungsi sebagai penguat, sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal.

5. Kabel penghubung

Kabel penghubung berfungsi untuk menghubungkan tiap komponen dalam rangkaian.

6. 7- Segmen

7- Segmen berfungsi sebagai penampil bilangan dasar yang dibentuk oleh dekoder.

7. Papan rangkaian

Papan rangkaian berfungsi sebagai wadah untuk menyusun rangkaian.

B. Prosedur Percobaan

1.

+ 5v

+ 5v

Menyusun rangkaian pada papan rangkaian untuk mengamati kurva transfer pada Schmitt inverter 7414 seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Rangkaian Schmitt Inverter 7414

2. Mengukur besar tegangan masukan dan tegangan keluaran pada rangkaian dan mencatatnya pada tabel.

3.

+ 5v

Menyusun rangkaian pada papan rangkaian untuk mengamati kurva transfer pada gerbang NAND 7400 seperti pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Rangkaian Gerbang NAND 7400

4. Mengukur besar tegangan masukan dan tegangan keluaran pada rangkaian dan mencatatnya pada tabel.

5. Membuat grafik antara tegangan masukan dan keluaran dari kedua rangkaian.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

1. Tabel data

a. Schmitt Inverter 7414

· Turun

Vin (v)	6,3	5,9	5,0	3,4	2,0
Vout (v)	4,9	4,3	4,6	5,4	5,3

Tabel 4.1 Schmitt Inverter 7414 Turun

· Naik

Vin (v)	1,7	2,3	3,5	4,4	0,3
Vout (v)	4,3	6,1	4,4	5,0	4,8

Tabel 4.2 Schmitt Inverter 7414 Naik

b. Gerbang NAND 7400

Vin (v)	Vout (v)
7,2 6,6 5,3 4,6 3,4 2,6 1,4 0,0	0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0

Tabel 4.3 Gerbang NAND 7400

2. Grafik

a. Kurva Transfer Schmitt Inverter 7414

· Turun

· Naik

b. Kurva Transfer Gerbang NAND 7400

B. Pembahasan

Pada percobaan Transistor-Transistor Logik Dasar ini dilakukan pengamatan kurva transfer pada rangkaian Schmitt Inverter 7414 dan kurva transfer pada gerbang NAND 7400. Pada kedua rangkaian ini dilakukan pengukuran tegangan masukan dan tegangan keluaran.

Dalam pengamatan pada rangkaian Schmitt Inverter 7414 diberi dua macam perlakuan yaitu pada keadaan naik dan keadaan turun. Keadaan naik ketika potensimeter diputar kearah kiri sedangkan pada keadaan turun terjadi ketika potensimeter diputar kearah kanan.

Pada rangkaian Schmitt Inverter 7414 naik, didapatkan hasil tegangan masukan dan tegangan keluaran yang tidak teratur dimana hasil pengukuran kadang naik dan kadang turun. Pada rangkaian Schmitt Inverter 7414 turun, didapatkan hasil tegangan masukan yang stabil dan teratur namun pada tegangan keluarannya tidak teratur.

Pada pengamatan rangkaian gerbang NAND 7400 hasil yang didapatkan yaitu semakin potensimeternya diputar kearah kanan maka tegangannya semakin kecil. Sedangkan tegangan keluarannya tetap, kecuali pada tegangan masukan 0 volt, tegangan keluarannya juga 0 volt.

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Pada rangkaian Schmitt inverter 7414 dan gerbang NAND 7400 menggunakan potensimeter untuk mendapatkan nilai tegangan masukan dan tegangan keluaran.

2. Pada rangkaian Schmitt Inverter 7414 memiliki tegangan masukan dan tegangan keluaran yang tidak beraturan kecuali pada saat keadaan turun tegangan masukannya cukup stabil.

3. Pada rangkaian gerbang NAND 7400 tegangan masukannya stabil dan tegangan keluarannya tetap.